硬件設(shè)備連網(wǎng)是 IoT 的核心。IoT 設(shè)備監(jiān)視并測量 “事物” 或現(xiàn)實物品，包括工業(yè)設(shè)備、家用電器、建筑、汽車、倉庫庫存商品，以及人類（在使用可穿戴設(shè)備的情況下）。

在 IoT 的背景下，設(shè)備 這個詞被過度使用，它描述了針對特定用途而設(shè)計或調(diào)整的硬件。它被用于表示各個硬件組件，包括傳感器和執(zhí)行器，也用于表示現(xiàn)成的電路板，比如 Raspberry Pi，還被用于表示由若干子設(shè)備構(gòu)建的定制原型和生產(chǎn)單元。

IoT 設(shè)備特征

隨著 IoT 環(huán)境的日趨成熟，新設(shè)備和設(shè)備平臺也在不斷發(fā)布。您需要理解大多數(shù) IoT 設(shè)備中常見的關(guān)鍵特征，才能在新設(shè)備可用時對它們進行比較和評估。

我們可以根據(jù)這些高級性能來描述 IoT 設(shè)備的特征：

數(shù)據(jù)獲取和控制

數(shù)據(jù)處理和存儲

連接性

電源管理

數(shù)據(jù)獲取和控制

數(shù)據(jù)獲取 (DAQ) 是按固定時間間隔（數(shù)據(jù)取樣速度）測量實際狀況，并將測量結(jié)果轉(zhuǎn)換為數(shù)字讀數(shù)的過程。DAQ 還涉及到信號調(diào)節(jié)和模數(shù)轉(zhuǎn)換器，前者用于操作和縮放原始傳感器讀數(shù)，后者用于將模擬傳感器讀數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，以便對它們進行處理和分析。

傳感器是測量物理變量并將它們轉(zhuǎn)換為電信號（電壓）的輸入組件。您可以從數(shù)千種類型的現(xiàn)有傳感器中進行選擇，用它們來測量一系列變量，包括溫度、濕度、壓力、煙霧、瓦斯、光纖、聲音、震動、氣流、水流、速度、加速度、距離、GPS 位置、海拔或力，等等。但傳感器并不是只能測量環(huán)境條件；本體感受傳感器還能監(jiān)視設(shè)備的內(nèi)部狀態(tài)，諸如按鈕、滑塊或觸摸屏之類的傳感器還可用于直接與設(shè)備交互，提供一個人機接口。

對于每種類型的傳感器，比如溫度傳感器，眾多制造商提供了數(shù)十種備選組件，每種組件的準確性和精確度規(guī)格都稍有不同，而且每種組件都是為特定應(yīng)用和操作條件而設(shè)計的，比如用在水下或用于抵抗極熱和極冷條件。

傳感器組件的一個重要特征是分辨率。傳感器的分辨率表示傳感器能可靠地讀取的最小變化量，它與用于表示原始傳感器讀數(shù)的數(shù)值大小相關(guān)。

數(shù)據(jù)處理和存儲

IoT 設(shè)備需要具備處理和存儲數(shù)據(jù)的能力，才能對它們捕獲的數(shù)據(jù)執(zhí)行基本的處理、轉(zhuǎn)換和分析。IoT 設(shè)備可直接處理數(shù)據(jù)，或者可以將數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡渌O(shè)備、網(wǎng)關(guān)設(shè)備、云設(shè)備或應(yīng)用程序來進行聚合和分析。

邊緣分析涉及到在網(wǎng)絡(luò)邊緣而不是在中心位置執(zhí)行數(shù)據(jù)分析。可在設(shè)備自身上或在 IoT 設(shè)備直接連接的附近網(wǎng)關(guān)設(shè)備（比如路由器）上近實時地分析數(shù)據(jù)，而無需讓設(shè)備將大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴嫌蔚脑品?wù)器或數(shù)據(jù)中心來進行進一步分析。

在邊緣處理數(shù)據(jù)使得在收集數(shù)據(jù)時就能夠?qū)ζ溥M行聚合和過濾，僅選出最重要的數(shù)據(jù)發(fā)送給上游。最終，邊緣分析既能減少上游的處理和存儲需求，又能減輕網(wǎng)絡(luò)上的負載。

IoT 應(yīng)用程序的處理能力和存儲取決于設(shè)備自身完成的處理工作量，而不是使用數(shù)據(jù)的服務(wù)或應(yīng)用程序所完成的處理工作量?？捎脙?nèi)存量和處理器規(guī)格（包括時鐘速率和內(nèi)核數(shù)量）決定了設(shè)備處理數(shù)據(jù)的速率。

在將數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴嫌沃?，可以使用非易失性閃存存儲器來保存數(shù)據(jù)，該存儲器的容量決定了可在設(shè)備上存儲的數(shù)據(jù)量。與僅執(zhí)行諸如驗證、標準化、縮放或轉(zhuǎn)換讀數(shù)（比如將原始溫度讀數(shù)轉(zhuǎn)換為攝氏度）之類的基本數(shù)據(jù)處理的設(shè)備相比，執(zhí)行邊緣分析的設(shè)備需要的處理能力要高得多。

連接性

網(wǎng)絡(luò)連接是所有 IoT 設(shè)備的界定特征之一。設(shè)備與本地的其他設(shè)備通信，并向云中的服務(wù)和應(yīng)用程序發(fā)布數(shù)據(jù)。一些設(shè)備使用 802.11 (wifi)、藍牙、RFID、蜂窩網(wǎng)絡(luò)，或者諸如 LoRa、SigFox 或 NB-IoT 之類的低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng) (LPWAN) 技術(shù)來進行無線通信。

有線通信適用于安裝在智慧建筑、家庭自動化和工業(yè)控制系統(tǒng)中的固定設(shè)備，可將這些設(shè)備連接到以太網(wǎng)或通過有源以太網(wǎng)對其進行改良。串行通信也是設(shè)備之間的一種有線連接形式，它使用通用異步收發(fā)傳輸器 (UART) 或控制器局域網(wǎng) (CAN) 協(xié)議（起源于汽車行業(yè)）等標準協(xié)議。

電源管理

對于依靠電池或其他無線電源（比如太陽能）供電的便攜和可穿戴 IoT 設(shè)備，電源管理特別重要。根據(jù)提供數(shù)據(jù)獲取和控制、存儲、處理和連網(wǎng)功能的相連傳感器、執(zhí)行器或集成電路 (IC) 的使用模式和電源需求，設(shè)備可能需要定期進入休眠模式或低功耗模式，以節(jié)省電量或延長電池壽命。

用于為 IoT 項目設(shè)計原型的現(xiàn)有硬件類型

開發(fā) IoT 應(yīng)用程序比以往更容易，這得益于現(xiàn)在有越來越多低成本、商業(yè)性的硬件開發(fā)板、平臺和原型設(shè)計工具包。模塊化的硬件設(shè)計使得開發(fā) IoT 應(yīng)用程序更加靈活。您可以替換備用組件，試用規(guī)格略有不同的傳感器，或者可以獨立地升級設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)處理或存儲模塊，以滿足不斷變化的需求。

包括微控制器和單板計算機在內(nèi)的許多現(xiàn)有的商業(yè)性硬件設(shè)備，都是圍繞單芯片系統(tǒng) (SoC) IC 而設(shè)計。

微控制器開發(fā)板

微控制器 是一種提供數(shù)據(jù)處理和存儲功能的 SoC。微控制器包含一個（或多個）處理器內(nèi)核、內(nèi)存 (RAM，隨機存取存儲器)，以及用于存儲在微控制器上運行的自定義程序的可擦除可編程只讀寄存器 (EPROM)。微控制器開發(fā)板 屬于 PCB（印制電路板），但增加了額外的電路來支持微控制器，使對芯片進行原型設(shè)計和編程變得更方便。

傳感器和執(zhí)行器通過數(shù)字或模擬通用輸入/輸出 (GPIO) 引腳或硬件總線來連接到微控制器。I2C 和 SPI 等標準通信協(xié)議用于與總線上連接的組件進行設(shè)備內(nèi)通信。通過采用各種標準，可以更容易地添加或替換與總線連接的組件。